Adiós al PTFE: avanzando hacia el futuro de los plásticos técnicos
Investigación y uso de materiales plásticos libres de PTFE para aplicaciones en movimiento.
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El PTFE lleva años siendo el héroe en la lucha contra la fricción y el desgaste. Sin embargo, todo héroe tiene su lado oscuro: debido a su gran persistencia en el medio ambiente, este polímero se encuentra en el epicentro del debate sobre una posible prohibición de los PFAS por parte de la Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas. Aunque no se llegue a aplicar ninguna prohibición, igus cuenta con buenas razones para investigar materiales alternativos. Con nuevas formulaciones, pruebas exhaustivas y procesos de producción adaptados, la empresa con sede en Colonia ya ofrece a sus clientes una amplia gama de productos sin PTFE fabricados con materiales propios.
igus es fabricante líder en componentes industriales de plástico de alto rendimiento, desde pequeños cojinetes y ruedas dentadas hasta guías lineales y cadenas portacables de varios cientos de kilogramos. Las sustancias perfluoroalquiladas y polifluoroalquiladas (PFAS), entre otros aspectos, confieren a algunos de estos plásticos una robustez excepcional y una gran resistencia al desgaste, la intemperie, los productos químicos y las temperaturas extremas. El PTFE, un fluoropolímero que forma parte del grupo PFAS, también garantiza un funcionamiento sin lubricación de baja fricción, lo que hace innecesario el uso de lubricantes externos.
La dirección general se anticipa a su restricción
Sin embargo, la gran estabilidad química de estos compuestos también conlleva ciertos problemas: debido a su gran durabilidad, a los PFAS también se les conoce como "sustancias químicas eternas", ya que se descomponen muy lentamente, acumulándose en los organismos vivos y los ecosistemas. Por ello, la Agencia Europea de Sustancias y Mezclas Químicas (ECHA) está estudiando una posible prohibición —aunque hasta que los comités políticos tomen una decisión, no está claro cuáles de ellas se verían afectadas—. Independientemente de las decisiones políticas, existen motivos de peso en términos de sostenibilidad para empezar a desarrollar alternativas. Para empresas como igus, que hasta ahora utilizaban PTFE en sus materiales, este cambio de paradigma no sólo supone un reto, sino también una oportunidad económica. Esta perspectiva animó a la compañía a investigar alternativas de productos libres de PFAS y PTFE y a invertir más en el desarrollo de productos. La acogida por parte de los clientes ha sido muy positiva: muchas empresas han decidido no esperar a una posible prohibición de los PFAS y optar por adquirir materiales que no contengan estas sustancias.
Desarrollo de nuevos compuestos y pruebas en el laboratorio
igus controla todo el proceso de producción, desde la obtención de materias primas hasta la fabricación del producto final, y dispone de su propio departamento de desarrollo de materiales. Además, cuenta con un centro técnico para pruebas de procedimiento y producción de muestras para probar, así como amplios laboratorios de pruebas de materiales y productos. Gracias a la estrecha colaboración con una extensa red de proveedores de materias primas, distribuidores, especialistas en aditivos y fabricantes de compuestos, los expertos de igus son capaces de obtener una visión global de la situación del mercado.
El primer paso es analizar posibles alternativas al PTFE que no supongan un coste más elevado ni contengan sustancias problemáticas que puedan verse afectadas por una prohibición en el futuro. Para ello, igus realiza ensayos con diversos polímeros base y aditivos de gran potencial en su propio laboratorio de fabricación de compuestos. La posibilidad de probar nuevas ideas en un laboratorio interno es especialmente útil para el desarrollo de materiales, ya que permite desarrollar soluciones técnicas innovadoras para el mercado optimizando recursos.
Además, con la ayuda de extrusoras de doble husillo y configuraciones personalizables, es posible obtener cantidades de muestra en poco tiempo, y las fibras, los granulados y los aditivos en polvo pueden transformarse en compuestos en diferentes proporciones.
igus se distingue por ofrecer a sus clientes un asesoramiento integral y proporcionar los productos adecuados para cada aplicación. La empresa realiza numerosas pruebas con productos reales, en las que se analizan parámetros como las presiones superficiales admisibles, características térmicas, áreas de aplicación y condiciones ambientales. En lo que respecta a la fabricación interna de moldes, igus analiza el encogimiento del material con el objetivo de fabricar productos a medida, un aspecto especialmente importante tras la decisión de empezar a utilizar materiales sin PTFE. La modificación de la composición del material también puede afectar a las características de procesamiento, así como a la tendencia al agarrotamiento y la deformación. Además, para facilitar la transición a sus clientes, igus garantiza que los nuevos materiales puedan procesarse en los moldes ya existentes para que no tengan adquirir nuevos.
Una vez desarrolladas las nuevas fórmulas, los materiales se transforman en muestras a analizar mediante moldeo por inyección. Para analizar la fricción y el desgaste, igus produce pernos y discos que se prueban en tribómetros. Dado que los productos de igus se utilizan principalmente para cojinetes sin lubricación y para reducir el desgaste en maquinaria, la evaluación se enfoca principalmente en los parámetros de fricción y desgaste. En estas pruebas, los elementos a analizar interactúan en movimiento con componentes clave para la ingeniería mecánica bajo diversas condiciones, por ejemplo, ejes de aluminio anodizado duro, acero inoxidable 304 SS o Cf53. No obstante, también es posible realizar pruebas personalizadas con otros materiales, donde la presión de contacto y la velocidad relativa varían según las condiciones previamente definidas. igus tiene en cuenta varios tipos de movimiento, como la rotación (a) mostrada en la imagen 2, la rotación oscilante (b) o el movimiento lineal (c).
La orientación al cliente impulsa la creatividad y el éxito
igus ha orientado el desarrollo de nuevos materiales sin PTFE según las necesidades de los clientes. Los materiales iglidur J e iglidur W300 están presentes en miles de aplicaciones a nivel global, por lo que desde el principio se solicitaron alternativas libres de PTFE. Muchos clientes estaban preocupados por la posible prohibición, y ya no querían utilizar materiales que lo incluyeran en sus nuevos productos.
La iniciativa de prohibición de la UE y el compromiso por liderar el sector y satisfacer las necesidades de los clientes han demostrado que vale la pena asumir retos y arriesgarse a introducir cambios en productos probados. Las pruebas de fricción y desgaste muestran una mejora significativa en el rendimiento de los materiales libres de PTFE en comparación con los que sí incluyen este fluoropolímero.
En el gráfico 1, esto se observa claramente en el coeficiente de fricción del movimiento rotacional de los cojinetes bajo una carga de 1 MPa. El coeficiente de fricción mide la fuerza de fricción en relación con la presión de contacto entre dos cuerpos; en este caso, entre el cojinete iglidur y el eje metálico. El gráfico ilustra la mejora más que evidente de este parámetro del nuevo material iglidur JPF en comparación con la anterior versión con PTFE. En este caso, la investigación de posibles alternativas ha aportado un importante valor añadido. En el gráfico 2 también puede observarse un patrón similar con respecto al desgaste.
En la prueba de desgaste, los cojinetes se analizan antes y después de someterse a una carga durante un periodo determinado. El valor obtenido por cada 1.000 m determina el índice de desgaste y, en última instancia, la durabilidad de los productos. Los resultados demuestran que los índices de desgaste, ya previamente buenos, se reducen en una media de un 60% gracias al nuevo material sin PTFE.
Gracias al ingenioso diseño de las fórmulas, las demás características del material en términos de estabilidad térmica, resistencia mecánica y comportamiento frente al encogimiento siguen siendo prácticamente idénticas. El gráfico 5 también muestra que los productos fabricados con materiales sin PTFE presentan un coste un 10% superior al de los productos conocidos que contienen flúor. Sin embargo, esto debe a las diferentes cantidades de compra, ya que si aumenta la demanda de alternativas sin PTFE, las materias primas podrán adquirirse a un menor coste, lo que permitirá la producción de lotes más grandes y reducirá automáticamente el precio de los productos.
Libre de PFAS y PTFE
Actualmente, más del 75% de los productos de igus pueden ofrecerse sin PTFE. Los expertos en desarrollo de materiales están trabajando en otras alternativas, especialmente enfocadas a plásticos altamente reforzados. La empresa presentó algunos de sus nuevos productos sin PTFE en la feria Hannover Messe de 2025.
Paralelamente a la eliminación del PTFE en los materiales, muchos de ellos también se analizan para detectar PFAS adicionales en laboratorios externos. Los clientes no sólo piden productos sin PTFE, sino que también exigen garantías de que los materiales no contienen otras sustancias que puedan figurar en la lista de sustancias prohibidas de la ECHA. Esto representa un desafío complejo tanto desde el punto de vista técnico como legal, ya que el concepto de "sin PTFE" no está claramente definido y no existen normas precisas sobre qué sustancias pueden estar presente ni en qué proporciones. Además, actualmente, los laboratorios de pruebas que colaboran con igus sólo permiten detectar algo más de 100 tipos de PFAS.
Aunque persiste la incertidumbre sobre la prohibición de los PFAS, de lo que no cabe duda es que igus ofrece una amplia gama de productos libres de estas sustancias químicas consideradas nocivas para el medio ambiente. Gracias a su espíritu innovador y su fuerte compromiso con la sostenibilidad, la empresa alemana está allanando el camino hacia un futuro sin imprevistos y respetuoso con el medio ambiente para los plásticos técnicos de alto rendimiento.
Autor:
Magnus Orth
Director de Desarrollo de Materiales y del Centro Técnico de igus®.
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